[發明專利]能夠在內部存取電纜的鉆鋌裝置及鉆鋌內電纜存取方法

有效

• 申請號: 202011004263.1
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112225018B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 程為彬;宋紅偉;張宮;張明菊;陳永軍;王煒;胡少兵
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: B65H75/44
• 分類號: B65H75/44;B65H75/48;E21B17/16
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 方菲

本發明提供了一種能夠在內部存取電纜的鉆鋌裝置及鉆鋌內電纜存取方法，用于解決無鉆機自動鉆探器內電纜的自動收放問題，從而實現無鉆機鉆探器的鉆進和回退功能，其裝置包括內筒、外筒、垂直升降機構、水平旋轉機構及電纜導向機構，所述外筒和內筒同軸設置，電纜螺旋狀纏繞在內筒外壁，垂直升降機構包括升降平臺及升降傳動機構，所述升降平臺通過升降傳動機構與外筒內壁連接，使升降平臺能夠在外筒內壁沿外筒軸向運動，水平旋轉機構包括旋轉平臺及旋轉傳動機構，旋轉平臺設于升降平臺上方，通過旋轉傳動機構與升降平臺連接，能夠在升降平臺上方繞外筒中心軸回轉，所述電纜導向機構設于旋轉平臺上，能夠對電纜在內筒上的螺旋狀纏繞和向外釋放進行導向。

技術領域

本發明涉及資源勘探工程技術領域，具體為一種能夠在內部存取電纜的鉆鋌裝置及鉆鋌內電纜存取方法。

背景技術

石油、天然氣與煤等化石燃料依舊為當代世界主導能源，隨著自然環境惡化、資源品質劣化、油氣勘探目標復雜化、安全環保要求嚴格以及能源結構多元化，全球油氣開發面臨嚴峻挑戰。

傳統勘探鉆井需要使用陸地鉆機或海上鉆井平臺，并配備鉆桿、鉆井液、套管和水泥等耗材；隨著油氣勘探開發逐步向深層超深層、深海、極地(北極)和非常規油氣發展，勘探費用居高不下，勘探風險增大。特別是深海和極地(北極)環境十分惡劣，深海鉆井需要現代化的大型浮式鉆井平臺或鉆井船；但它們的造價極高，大幅度推高了深海鉆探成本。

如果不用海上鉆井平臺或鉆井船，必將節省大量鉆井成本，還能避開海洋環境對鉆井作業的干擾。為此提出海底無人值守鉆機的方案，目前的鉆探最大深度為600m，遠遠不能滿足深海、深層鉆探需求。

相比于海底鉆機而言，無鉆機鉆探技術不僅可以應用于深海鉆探，也是未來油氣煤等資源鉆探的前沿技術。仿生型的無鉆機自動鉆探器，采用電纜供電，利用自重鉆進，設計鉆深能力超過3000米，不需要鉆井平臺和鉆井耗材，鉆探過程中能實時測量工程參數和地層參數，能實時監視重要部位和遠程操作，鉆達目的層后留在井底對儲層進行長期監測，能夠顯著降低勘探成本和勘探風險；但鉆速慢，充滿巖屑的井筒不能用于開發，無法進行泥漿錄井和取心，無法中途維護或更換；沒有退回機構，也不能鉆多分支井或者繞障，更談不上回收。產生這些缺陷的原因之一是無鉆機鉆探器內部沒有電纜收放機構，無法實現電纜的存取。

發明內容

本發明提供一種鉆鋌裝置和鉆鋌內電纜存取方法，用于解決無鉆機自動鉆探器內電纜的自動收放問題，從而實現無鉆機鉆探器的鉆進和回退功能。

本發明提供的一種鉆鋌內電纜存取方法的技術方案在于：在鉆鋌外筒內設置垂直升降機構和水平旋轉機構，均套設在內筒外，所述垂直升降機構與鉆鋌外筒內壁連接，能夠沿外筒內壁軸向移動，垂直升降機構上設置水平旋轉機構；啟動垂直升降機構和水平旋轉機構工作，使電纜跟隨水平旋轉機構旋轉，水平旋轉機構隨垂直升降機構升降，即可實現電纜在內筒外壁呈螺旋狀纏繞或向外釋放。

作為上述方案的優選，所述垂直升降機構通過齒輪齒條實現垂直升降，通過驅動電機對垂直升降機構的齒輪進行驅動；所述水平旋轉機構通過齒輪組實現回轉，通過驅動電機對水平旋轉機構的齒輪進行驅動。

本發明提供的一種能夠在內部存取電纜的鉆鋌裝置的技術方案在于：包括內筒、外筒、垂直升降機構、水平旋轉機構及電纜導向機構，所述外筒和內筒同軸設置，電纜螺旋狀纏繞在內筒外壁，垂直升降機構包括升降平臺及升降傳動機構，所述升降平臺通過升降傳動機構與外筒內壁連接，使升降平臺能夠在外筒內壁沿外筒軸向運動，水平旋轉機構包括旋轉平臺及旋轉傳動機構，旋轉平臺設于升降平臺上方，通過旋轉傳動機構與升降平臺連接，能夠在升降平臺上方繞外筒中心軸回轉，所述電纜導向機構設于旋轉平臺上，能夠對電纜在內筒上的螺旋狀纏繞進行導向。

作為上述方案的優選，所述升降平臺為環形結構，套設在內筒外部，升降傳動機構包括齒條、第一傳動齒輪及第一驅動電機，所述齒條沿外筒軸向固定在外筒內壁，第一傳動齒輪與第一驅動電機輸出軸連接，并與對應齒條嚙合，所述第一驅動電機設于升降平臺下方，與升降平臺固定連接。